Indium und Gallium: Spielen wichtige Rollen bei der LED-Beleuchtung und dem Nobelpreis für Physik 2014

Hallo Leute,

Ein wichtiger Bestandteil der Energieunabhängigkeit der USA ist die Reduzierung des Energieverbrauchs für die Beleuchtung.  Auch wenn die Glühbirne seinerzeit einer der größten Erfindungen aller Zeiten war, ist sie enorm energieineffizient. Studien zeigen, dass 19 % der gesamten Elektrizität für die elektrische Beleuchtung verbraucht wird. Bis zu 90 % der Energie, die für Glühbirnen verwendet wird, erzeugt Wärme statt Licht.  Diese zusätzliche Wärme kann zu einem noch höheren Energiebedarf führen, da in warmen Klimata unter Umständen eine verstärkte Klimatisierung erforderlich ist, um die Büros und Heime zu kühlen.

LED-Lichter sind viel versprechend, einen erheblichen Beitrag dabei zu leisten, dieses Energieproblem zu lösen. Sie erzeugen etwa 100 Lumen pro Watt an elektrischer Energie, wohingegen die Glühbirne nur 15 Lumen pro Watt erzeugt.  Dieser Vorteil von einer sechsfach gesteigerten Energieeffizienz ist nicht das einzig starke Argument für die LED; sie haben eine Lebensdauer von etwa 30.000 Stunden, 30 Mal so viel wie die 1.000 Stunden der Glühbirne.

Auf der Kehrseite sind LED-Lichter momentan teurer und das Licht von einer LED ist ausgerichtet, weshalb die Lampenform eine Herausforderung war (die recht gut gemeistert wurde).   Siehe Abbildung 1. Außerdem empfinden viele das weißblaue Licht der LED etwas kalt.

Abbildung 1.  Obwohl das Licht von LEDs sehr ausgerichtet ist, spiegeln Designs wie dieses das rundstrahlende Licht von einer standardmäßigen Glühbirne wider.

Der Preis für LED-Lichter fällt schnell und es ist nur eine Frage der Zeit, bis LEDs in einer Vielzahl an Farbtemperaturen erhältlich sind, die angenehmere Weißlichtfarben erzeugen.  Diese Probleme der LED-Beleuchtung wurden tiefgründig diskutiert.

Es gibt keine LEDs mit weißem Licht.  Wie in Abbildung 2 gezeigt, werden häufig rote, grüne und blaue LEDs zusammen verwendet, um weißes Licht zu erzeugen,  

Abbildung 2.  Um weißes Licht zu erzeugen, wird häufig das Licht von roten, grünen und blauen LEDs gemischt.

Diese einfarbigen LEDs enthalten Indium und Gallium in Halbleitermaterialien wie Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid ,  Indiumgalliumnitrid und anderen Indium- oder Gallium-Halbleiterverbindungen, um ihr Licht zu erzeugen.

Von den LEDs mit rotem, grünem und blauem Licht, war die Herstellung der LED mit dem blauen Licht die größte Herausforderung - viele glaubten, es sei unmöglich.  Ohne die blaue LED wäre es eine Herausforderung eine effiziente LED mit weißem Licht herzustellen. Anfang der 1990er hat es die Arbeit von Shuji Nakamura, Isamu Akasaki und Hiroshi Amano jedoch ermöglicht, hocheffiziente LEDs mit blauem Licht herzustellen.  Für diese Arbeit erhielten sie 2014 den Nobelpreis für Physik "für die Erfindung der effizienten blauen Leuchtdiode, die helle und energiesparende weiße Lichtquellen ermöglicht."

Denken Sie also daran, während Sie zusehen, wie sich die Revolution der LED-Beleuchtung entfaltet, dass Gallium und Indium eine wichtige Rolle dabei spielen, Ihren Tag etwas heller zumachen, währenddessen dabei auch enorme Mengen an Energie eingespart werden.

Bis bald!

Dr. Ron

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